Roboter lernen, sensibel auf Menschen zu reagieren

München. In der Triebsatzvormontage des VW Golf verschraubt ein Roboter die Pendelstütze und erspart dem Werker damit die Arbeit in einer sehr ungünstigen Körperhaltung. Der Mitarbeiter montiert gleichzeitig an anderer Stelle den Starter. In der Audi-Produktion in Györ messen Roboter – ohne durch Schutzzäune abgetrennt zu sein – Karosserie-Spaltmaße in der Qualitätskontrolle, in Ingolstadt reicht ein Roboter dem Werker Teile an. BMW lässt etwa im Werk Spartanburg Leichtbauroboter am Band die Türschallisolierung anbringen oder in Dingolfing Kegelradgetriebe in die Achsgetriebe einfügen – alles direkt neben und teilweise in Kooperation den Werkern.

„Mit der Mensch-Roboter-Kooperation wollen wir die Lücke schließen, und zwar zwischen der aufwendigen und relativ unflexiblen Vollautomatisierung und der hochflexiblen Arbeit des Menschen“, erläutert Holger Heyn, der Leiter des Bereichs „Zukunftstechnologien Produktion“ im VW-Konzern. In den vergangenen zwei Jahren sind bei den Konzernmarken rund 20 Anwendungen in Serie gebracht worden, bei der Roboter und Mensch in Produktion und Logistik auf Tuchfühlung gehen können.

Das Ziel dabei lautet: das Beste aus zwei Welten vereinen. Der Roboter ist stark und führt die gleichen Abläufe auch beim tausendsten oder zehntausendsten Mal ohne Ermüdung oder Konzentrationsschwäche in konstant hoher Geschwindigkeit und Präzision und aus. Aber bislang war er „dumm“, unflexibel und unsensibel. Genau kann der Mensch seine Stärken ergänzen: intelligent, flexibel, feinfühlig.

„Vereint man die Talente von Mensch und Maschine, lassen sich Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Produktion verbessern – und die Gesundheit der Mitarbeiter, die von belastenden Tätigkeiten befreit werden“, erläutert Holger Heyn. Den ersten Schritt in diese Richtung erlauben seit drei bis vier Jahren moderne Sensorik und Leichtbauroboter, die sich von klassischen Industrierobotern deutlich unterscheiden.

Diese Industrieroboter arbeiten stets in Sicherheitskäfigen und schalten sich automatisch aus, wenn jemand die Tür zu diesem Schutzraum öffnet. Der einzige bekannte Unfall mit einem solchen System, bei dem ein Mensch getötet wurde, ist offenbar auf menschliches Versagen zurückzuführen. Mitte 2015 starb im VW-Werk Kassel der Mitarbeiter einer Fremdfirma, als er sich für Einrichtarbeiten an einem Roboter innerhalb des Schutzkäfigs aufhielt und der Roboter plötzlich startete. In diesem Fall hat die Staatsanwaltschaft Kassel nun Anklage gegen einen zweiten Mitarbeiter der Fremdfirma erhoben. Sie wirft ihm fahrlässige Tötung vor „durch sorgfaltswidriges Betreiben der Anlage trotz Außerkraftsetzung der technischen Schutzeinrichtungen“. Für den Einrichtbetrieb waren die üblichen Sicherungsmaßnahmen offensichtlich außer Kraft gesetzt worden, sodass auch gestartet werden konnte, obwohl sich jemand im Schutzkäfig aufhielt.

Neben entsprechend ausgestatteten Leichtbaurobotern allerdings können Menschen inzwischen sicher arbeiten, ohne durch einen Schutzzaun getrennt zu sein, wie die eingangs genannten Beispiele zeigen. Denn verschiedene, redundante Sensorsysteme registrieren es, wenn der Roboterarm sich einem Menschen nähert oder ihn berührt und bremsen dann ab – wenn nötig bis zum Stillstand.

„In Normen ist festgelegt, dass der Mensch bei einer solchen Berührung nicht einmal einen blauen Fleck davontragen darf“, erläutert Holger Heyn. Das lässt sich heute nur mit Leichtbaurobotern und relativ langsamen Bewegungen gewährleisten. Denn ein vielleicht hundert oder mehr Kilogramm schwerer und schnell bewegter Arm eines klassischen Industrieoboters ließe sich in einer solchen Situation nicht schnell genug abbremsen.

Um zu erkennen, ob sie einen Menschen berühren, nutzen die Leichtbauroboter beispielsweise Sensoren in ihren Gelenken, die erkennen, ob sie gegen ein Hindernis stoßen oder auch sogenannte Sensorhäute, die Berührungen erkennen. Auch Ultraschallsensoren oder Kameras kommen zum Einsatz.

Bis aus dem Nebeneinander von Mensch und Roboter ein echtes Miteinander wird, dürfte noch einige Zeit vergehen. „Zukünftig wollen wir, dass solche Roboter auch kontextsensitiver werden und beispielsweise auf Gesten und Verhalten der Mitarbeiter gezielt reagieren“, beschreibt Heyn die Marschrichtung. Hier profitiert VW von seinem Einstieg als Gesellschafter beim Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) vor einem Jahr. Zusammen mit dem DFKI präsentierte VW Ende 2016 einen Demonstrator der das bereits beherrscht. „Diesem System kann ich mit Gesten beispielsweise signalisieren: ‚Unterbrich Deine Arbeit und zeige mir das Bauteil‘, ‚arbeite weiter‘ oder ‚Gib mir das Bauteil und geh zur Seite, damit ich den nächsten Arbeitsschritt daran ausführen kann‘.“ Dann könnte man mit Fug und Recht von „Kollege Roboter“ sprechen. Wann wird es soweit sein? „Zeithorizont: größer fünf Jahre“, relativiert Heyn allzu große Erwartungen.

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